CN112527122B - 触觉反馈模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种触觉反馈模组及电子设备，属于通信技术领域。触觉反馈模组，触觉反馈模组设置在电子设备的屏幕上，包括：介电层、第一导电层和第二导电层；其中，介电层具有相对的第一表面和第二表面，第一导电层设置在第一表面，第二导电层设置在第二表面；第一导电层或第二导电层接入第一电压；第一电压用于为第一导电层或第二导电层提供交流电。本申请通过在介电层上集成导电层的方式形成触觉反馈模组，对导电层通电形成电场，使得手指触摸到触觉反馈模组时能够感受到静电刺激，从而实现触觉反馈功能，结构简单，体积小，可以设置在电子设备屏幕上，避免占用电子设备内部空间。

Description

触觉反馈模组及电子设备

技术领域

本申请属于通信技术领域，具体涉及一种触觉反馈模组及电子设备。

背景技术

通常，在用户使用手机的过程中，手机触觉反馈的实现需要配置马达，在用户手指触摸手机屏幕时，通过指示线性马达从而使得接触者感知由手指的压力产生的指令变化(比如屏幕变化、菜单更新)。

在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

由于触觉引擎是需要放入手机之中的，所以它的体积要适应手机的大小。以体验最为出色的“横向线性马达”作为触觉引擎为例，由于其体积偏大，进而很难应用在空间有限的手机。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种触觉反馈模组及电子设备，能够解决现有技术中触觉反馈机构体积大且结构复杂的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种触觉反馈模组，所述触觉反馈模组设置在电子设备的屏幕上，包括：

介电层、第一导电层和第二导电层；其中，所述介电层具有相对的第一表面和第二表面，所述第一导电层设置在所述第一表面，所述第二导电层设置在所述第二表面；

其中，所述第一导电层或所述第二导电层接入第一电压，使得所述第一导电层与所述第二导电层之间产生电压差，形成电场；所述第一电压用于为所述第一导电层或所述第二导电层提供交流电。

第二方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括如上所述的触觉反馈模组，还包括：

处理器，所述处理器与所述第一导电层和所述第二导电层分别连接，所述处理器用于控制所述第一导电层的至少部分区域或所述第二导电层的至少部分区域接入所述第一电压。

在本申请实施例中，通过在介电层上集成导电层的方式形成触觉反馈模组，结构简单，体积较小；通过对触觉反馈模组中的导电层通电，形成电场，使得手指在触摸到触觉反馈模组时能够感受到静电刺激，从而实现了触觉反馈功能，驱动方式简单；通过将触觉反馈模组设置在电子设备的屏幕上，避免了占用电子设备的内部空间。

附图说明

图1是是本申请实施例的触觉反馈模组在电子设备屏幕上的示意图之一；

图2是本申请实施例的触觉反馈模组的第一导电层和第二导电层俯视图之一；

图3是本申请实施例的触觉反馈模组的第一导电层和第二导电层俯视图之二；

图4是本申请实施例的触觉反馈模组在电子设备屏幕上的示意图之二；

图5是本申请实施例的触觉反馈模组工作原理示意图之一；

图6是本申请实施例的触觉反馈模组工作原理示意图之二；

图7是本申请实施例的触觉反馈模组工作原理示意图之三；

图8是本申请实施例的触觉反馈模组的制造工艺示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的触觉反馈模组进行详细地说明。

如图1至图6所示，本申请实施例提供了一种触觉反馈模组，所述触觉反馈模组设置在电子设备的屏幕5上，包括：

介电层2、第一导电层1和第二导电层3；其中，所述介电层2具有相对的第一表面和第二表面，所述第一导电层1设置在所述第一表面，所述第二导电层3设置在所述第二表面；其中，所述第一导电层1或所述第二导电层3接入第一电压，使得所述第一导电层1与所述第二导电层3之间产生电压差，形成电场；所述第一电压用于为所述第一导电层1或所述第二导电层3提供交流电。

本申请的实施例中，通过在介电层上集成导电层的方式形成触觉反馈模组，结构简单，体积较小；通过对触觉反馈模组中的导电层通电，形成电场，使得手指在触摸到触觉反馈模组时能够感受到静电刺激，从而实现了触觉反馈功能，驱动方式简单；通过将触觉反馈模组设置在电子设备的屏幕上，避免了占用电子设备的内部空间。

这里，可选地，所述第一导电层1和所述第二导电层3分别包括多条阵列排布的导电线，且所述第一导电层1中的导电线与所述第二导电层3中的导电线交错设置。

例如，如图2、图3所示，内导电线301(即所述第二导电层3中的导电线)和外导电线101(即所述第一导电层1中的导电线)形成交错结构，以便形成电容。其中，图2所示为双侧走线的交错结构，图3所示为单侧走线的交错结构，导电线可采用氧化铟锡(Indium tinoxide，ITO)、纳米银或有机聚合物等透明导电材料。

可选地，所述第一导电层1的至少部分区域或所述第二导电层3的至少部分区域接入第一电压。

该实施例中，内导电线301为静电触觉反馈的电容的一端电极，外导电线101为触觉反馈电容的另一端电极。在所述第一导电层1的至少部分区域或所述第二导电层3的至少部分区域接入第一电压的情况下，通过静电刺激接触手指，可以对触碰触觉反馈模组的手指形成触觉反馈。

可以理解的是，所述第一导电层1和所述第二导电层3均与电子设备内部的电路板连接，电子设备的处理器可以控制电路板为所述第一导电层1的至少部分区域或所述第二导电层3的至少部分区域提供电压，使得所述第一导电层1与所述第二导电层3之间产生电压差，形成电场。

例如，本申请一实施例中，参见图5所示，在A区域的内导电线301接入交流电的情况下，当手指触碰A区域的触觉反馈模组时产生静电反馈，有震感；而B区域的内导电线301无电压，因此当手指触碰B区域的触觉反馈模组时无震感。

其中，图5展示了在交流电的变化过程中，A区域的内导电线301上的接入电压变化，图5左侧部分为A区域的内导电线301接入负压时的情况，右侧部分为A区域的内导电线301接入正压时的情况。

作为本申请一可选实施例，介电层2可以是保护膜。这种情况下，保护膜的作用是保护电子设备(比如手机模组)，并为第一导电层1和所述第二导电层3提供介电层2。这样，就可以在覆盖在电子设备的屏幕5表面的保护膜上集成触觉反馈系统，可增加电子设备接触的互动性及功能性，提升体验感；可适用于柔性显示，且不需马达，不占手机内部空间；此外，这种方式将触觉反馈系统集成在手机模组之外，可方便更换或去除。

可选地，在所述第一电压用于为所述第一导电层1的至少部分区域提供交流电的情况下，所述第二导电层3的至少部分区域接入第二电压，所述第二电压用于为所述第二导电层3的至少部分区域提供直流电。

可选地，在所述第一电压用于为所述第二导电层3的至少部分区域提供交流电的情况下，所述第一导电层1的至少部分区域接入第二电压，所述第二电压用于为所述第一导电层1的至少部分区域提供直流电。

作为本申请一可选实施例，在互电容模式下，电子设备的处理器可以控制在第二导电层3的至少部分区域的内导电线301和第一导电层1的至少部分区域外导电线101之中的一方输入直流电，另一方输入交流电，形成较高电压。此时，当手指触摸在触觉反馈模组外表面(这里指通电的部分区域对应的外表面)上时，手指与外导电线101接触形成与外导电线101相同电荷，随着交流电压的变化，由于静电力同性相斥，内导电线301与手指之间形成静电相斥的电容，产生往外弹的推力，进一步的，可以将驱动电流与屏幕5显示内容相结合，从而实现屏幕5与手指间的触觉反馈效果，无需传感器和电机。

如图7所示，在E区域的内导电线301接入第一电压且E区域的外导线101接入第二电压的情况下，或者在E区域的内导电线301接入第二电压且E区域的外导线101接入第一电压的情况下，当手指触碰E区域的触觉反馈模组时产生静电反馈，有震感；F区域的内导电线301无电压，因此当手指触碰F区域的触觉反馈模组时无震感。

该实施例中，利用静电力反馈机理，内导电线301和外导电线101均给电，可形成较高的电压差，进而提高触觉反馈的灵敏度和触感，从而提供了更多的驱动方式。

此外，在所述第一电压用于为所述第二导电层3的至少部分区域提供交流电的情况下，可以不对第一导电层1提供电压，此时，外导电线101可以通过手指实现接地。

具体的，作为本申请一可选实施例，在自电容模式下，即只对所述第二导电层3的至少部分区域提供电压而不对所述第一导电层1提供电压的情况。此时，电子设备的处理器可以控制在第二导电层3的至少部分区域的内导电线301上输入交流电压，当手指接触在触觉反馈模组的外表面(这里指通电的部分区域对应的外表面)上时，在手指的触碰位置的外导电线101通过手指实现接地。此时，内导电线301的交流电压与手指之间形成电容，随着交流电压的正负变化，手指的触碰位置产生瞬时的正负电荷变化，这样，手指会感受到瞬间静电力刺激作用，从而形成触觉反馈效果。其作用机理如图5所示，外导电线101作为接地端，内导电线301接入交流电压，手指与内导电线301之间形成电容，内导电线301为电容的一端电极，手指为电容的另一端电极。随着交流电压的变化，电容两端产生相斥力，从而实现触觉反馈。

例如，如图6所示，在C区域的内导电线301接入交流电的情况下，外导电线101通过手指接地。当手指触碰C区域的触觉反馈模组时，由于C区域的内导电线301接入了电压，会产生静电反馈，有震感；而D区域的内导电线301无电压，因此当手指触碰D区域的触觉反馈模组时无震感。

该实施例中，只需在内导电线301一端给电，外导电线101接地，即可实现触觉反馈，结构及工艺简单，驱动方式简单。

需要说明的是，在电子设备的屏幕受到手指压力的情况下，电子设备的处理器可以根据检测到的第一电信号，获得手指在所述触觉反馈模组上的触碰位置。所述第一电信号为由于手指触碰触觉反馈模组而引起的电压波动的信号。

可选地，所述第二导电层3与所述屏幕5连接。

可选地，所述第二导电层3与所述屏幕5通过光学胶(Optically Clear Adhesive，OCA)连接。

如图1、图4所示，可选地，所述第二导电层3与所述屏幕5连接。比如可以通过透明粘胶剂光学胶4将触觉反馈模组黏附在电子设备的屏幕5上，实现触觉反馈模组与屏幕5之间的可靠连接。

可选地，所述第一导电层1内嵌在所述第一表面。

如图4所示，可选地，所述第一导电层1内嵌在所述第一表面。通过纳米压印等工艺，还可以将外导电线101嵌入介电层2内，从而使得外导电线101的上表面与所述介电层2的第一表面平齐。这样，可使所述第一表面更平坦，在手指接触时感觉更顺滑，从而增加交互体验感。当然可以理解的是，在此基础上改进可以得到其他触觉机理集成。例如，如图1所示，所述第一导电层1设置在所述第一表面上，第一导电层1凸出于所述第一表面。

可选地，所述第一导电层1与所述第二导电层3之间相隔预设距离。

这里，需要说明的是，通过纳米压印技术，可控制第一导电层1与所述第二导电层3之间的距离。比如通过调控刻蚀介电层2(比如保护膜)的深度，来调节内导电线301和外导电线101间的距离，从而可调控输入电压，实现静电触控反馈的强度调节，进一步实现了节能效果。

可选地，所述第一导电层和所述第二导电层的材料为氧化铟锡、纳米银和有机聚合物中的至少一种。

如图8所示，以介电层2为保护膜为例，本申请实施例提供一种可用于制备所述触觉反馈模组的工艺流程。

S801：将介电层2(即保护膜)的第一表面通过成膜和/或印刷工艺，设置导电层01；

S802：在介电层2的第二表面涂抗刻蚀胶02；

S803：通过压膜03对涂敷了抗刻蚀胶02的所述第二表面进行压印；

S804：进行脱模操作；

S805：在脱模后的介电层2的第二表面上进行刻蚀；

S806：通过成膜和/或印刷工艺，设置导电层04；

S807：去除抗刻蚀胶02，形成所述第二导电层3(即在所述第二表面上余留下的导电层04)；

S808：在去除了抗刻蚀胶02的所述第二表面上涂敷光学胶4；

S809：通过涂敷的光学胶4将上述步骤形成的结构贴合在电子设备的屏幕5上。

S810：将导电层01图案化，形成第一导电层1，具体为多条外导电线101。

上述步骤仅作为本申请其中一实施例的实现方式，不应理解为对步骤顺序的限定。

在本申请实施例中，通过静电反馈刺激人体表面皮肤的方式，直接作用于接触手指，实现触觉反馈交互。这样，在无需设置马达即可实现触觉反馈效果，因此不需要占用电子设备内部空间，结构简单；触觉反馈的震感与频率可调节，反应迅速，触觉反馈较强烈。

如图1所示，本申请实施例提供了一种电子设备，包括如上所述的触觉反馈模组，还包括：处理器，所述处理器与所述第一导电层1和所述第二导电层3分别连接的处理器，所述处理器用于控制所述第一导电层1的至少部分区域或所述第二导电层3的至少部分区域接入第一电压。

该实施例中，内导电线301为静电触觉反馈的电容的一端电极，外导电线101为触觉反馈电容的另一端电极。在所述第一导电层1的至少部分区域或所述第二导电层3的至少部分区域接入第一电压的情况下，通过静电刺激接触手指，可以对触碰触觉反馈模组的手指形成触觉反馈。

可以理解的是，所述第一导电层1和所述第二导电层3均与电子设备内部的电路板连接，处理器控制电路板为所述第一导电层1的至少部分区域或所述第二导电层3的至少部分区域提供电压，使得所述第一导电层1与所述第二导电层3之间产生电压差，形成电场。

作为本申请一可选实施例，介电层2可以是保护膜。这种情况下，保护膜的作用是保护电子设备(比如手机模组)，并为第一导电层1和所述第二导电层3提供介电层2。这样，就可以在覆盖在电子设备的屏幕5表面的保护膜上集成触觉反馈系统，可增加电子设备接触的互动性及功能性，提升体验感；可适用于柔性显示，且不需马达，不占手机内部空间；此外，这种方式将触觉反馈系统集成在手机模组之外，可方便更换或去除。

可选地，在所述第一电压用于为所述第一导电层1的至少部分区域提供交流电的情况下，所述处理器还用于控制所述第二导电层3的至少部分区域接入第二电压，所述第二电压用于为所述第二导电层3的至少部分区域提供直流电。

可选地，在所述第一电压用于为所述第二导电层3的至少部分区域提供交流电的情况下，所述处理器还用于控制所述第一导电层1的至少部分区域接入第二电压，所述第二电压用于为所述第一导电层1的至少部分区域提供直流电。

作为本申请一可选实施例，在互电容模式下，处理器控制在第二导电层3的至少部分区域的内导电线301和第一导电层1的至少部分区域外导电线101之中的一方输入直流电，另一方输入交流电，形成较高电压。此时，当手指触摸在触觉反馈模组外表面(这里指通电的部分区域对应的外表面)上时，手指与外导电线101接触形成与外导电线101相同电荷，随着交流电压的变化，由于静电力同性相斥，内导电线301与手指之间形成静电相斥的电容，产生往外弹的推力，进一步的，可以将驱动电流与屏幕5显示内容相结合，从而实现屏幕5与手指间的触觉反馈效果，无需传感器和电机。

如图7所示，在E区域的内导电线301接入第一电压且E区域的外导线101接入第二电压的情况下，或者在E区域的内导电线301接入第二电压且E区域的外导线101接入第一电压的情况下，当手指触碰E区域的触觉反馈模组时产生静电反馈，有震感；F区域的内导电线301无电压，因此当手指触碰F区域的触觉反馈模组时无震感。

该实施例中，利用静电力反馈机理，内导电线301和外导电线101均给电，可形成较高的电压差，进而提高触觉反馈的灵敏度和触感，从而提供了更多的驱动方式。

此外，在所述第一电压用于为所述第二导电层3的至少部分区域提供交流电的情况下，可以不对第一导电层1提供电压，此时，外导电线101可以通过手指实现接地。

具体的，作为本申请一可选实施例，在自电容模式下，即只对所述第二导电层3的至少部分区域提供电压而不对所述第一导电层1提供电压的情况。此时，处理器控制在第二导电层3的至少部分区域的内导电线301上输入交流电压，当手指接触在触觉反馈模组的外表面(这里指通电的部分区域对应的外表面)上时，在手指的触碰位置的外导电线101通过手指实现接地。此时，内导电线301的交流电压与手指之间形成电容，随着交流电压的正负变化，手指的触碰位置产生瞬时的正负电荷变化，这样，手指会感受到瞬间静电力刺激作用，从而形成触觉反馈效果。其作用机理如图5所示，外导电线101作为接地端，内导电线301接入交流电压，手指与内导电线301之间形成电容，内导电线301为电容的一端电极，手指为电容的另一端电极。随着交流电压的变化，电容两端产生相斥力，从而实现触觉反馈。

例如，如图6所示，在C区域的内导电线301接入交流电的情况下，外导电线101通过手指接地。当手指触碰C区域的触觉反馈模组时，由于C区域的内导电线301接入了电压，会产生静电反馈，有震感；而D区域的内导电线301无电压，因此当手指触碰D区域的触觉反馈模组时无震感。

该实施例中，只需在内导电线301一端给电，外导电线101接地，即可实现触觉反馈，结构及工艺简单，驱动方式简单。

需要说明的是，在电子设备的屏幕受到手指压力的情况下，处理器可以根据检测到的第一电信号，获得手指在所述触觉反馈模组上的触碰位置。所述第一电信号为由于手指触碰触觉反馈模组而引起的电压波动的信号。

在本申请实施例中，通过静电反馈刺激人体表面皮肤的方式，直接作用于接触手指，实现触觉反馈交互。这样，在无需设置马达即可实现触觉反馈效果，因此不需要占用电子设备内部空间，结构简单；触觉反馈的震感与频率可调节，反应迅速，触觉反馈较强烈。

需要说明的是，本申请实施例中的电子设备包括上述所述的移动电子设备和非移动电子设备。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (11)

1.一种触觉反馈模组，其特征在于，所述触觉反馈模组设置在电子设备的屏幕上，包括：

介电层、第一导电层和第二导电层；其中，所述介电层具有相对的第一表面和第二表面，所述第一导电层设置在所述第一表面，所述第二导电层设置在所述第二表面；

其中，所述第一导电层或所述第二导电层接入第一电压；所述第一电压用于为所述第一导电层或所述第二导电层提供交流电；

所述第一导电层和所述第二导电层分别包括多条阵列排布的导电线，所述第一导电层中的导电线为外导电线，所述第二导电层中的导电线为内导电线，所述内导电线与所述外导电线交错设置；

在互电容模式下，在所述第二导电层的至少部分区域的内导电线和所述第一导电层的至少部分区域的外导电线之中的一方接入直流电，另一方接入交流电，当手指触摸在所述触觉反馈模组的外表面上时，所述外导电线与手指接触传递电荷；

在自电容模式下，对所述第二导电层的至少部分区域的内导电线输入交流电压，当手指触摸在所述触觉反馈模组的外表面上时，所述外导电线与手指接触实现接地；

所述第一导电层内嵌在所述第一表面。

2.根据权利要求1所述的触觉反馈模组，其特征在于，所述第一导电层的至少部分区域或所述第二导电层的至少部分区域接入所述第一电压。

3.根据权利要求2所述的触觉反馈模组，其特征在于，在所述第一电压用于为所述第一导电层的至少部分区域提供交流电的情况下，所述第二导电层的至少部分区域接入第二电压，所述第二电压用于为所述第二导电层的至少部分区域提供直流电。

4.根据权利要求2所述的触觉反馈模组，其特征在于，在所述第一电压用于为所述第二导电层的至少部分区域提供交流电的情况下，所述第一导电层的至少部分区域接入第二电压，所述第二电压用于为所述第一导电层的至少部分区域提供直流电。

5.根据权利要求1所述的触觉反馈模组，其特征在于，所述第二导电层与所述屏幕连接。

6.根据权利要求5所述的触觉反馈模组，其特征在于，所述第二导电层与所述屏幕通过光学胶连接。

7.根据权利要求1所述的触觉反馈模组，其特征在于，所述第一导电层与所述第二导电层之间相隔预设距离。

8.根据权利要求1所述的触觉反馈模组，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层的材料为氧化铟锡、纳米银和有机聚合物中的至少一种。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的触觉反馈模组，还包括：

处理器，所述处理器与所述第一导电层和所述第二导电层分别连接，所述处理器用于控制所述第一导电层的至少部分区域或所述第二导电层的至少部分区域接入所述第一电压。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，在所述第一电压用于为所述第一导电层的至少部分区域提供交流电的情况下，所述处理器还用于控制所述第二导电层的至少部分区域接入第二电压，所述第二电压用于为所述第二导电层的至少部分区域提供直流电。

11.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，在所述第一电压用于为所述第二导电层的至少部分区域提供交流电的情况下，所述处理器还用于控制所述第一导电层的至少部分区域接入第二电压，所述第二电压用于为所述第一导电层的至少部分区域提供直流电。